Spawanie aluminium – temperatura, spawarka, koszta

Aluminium – czyli z łac. pierwiastek glin (Al) to metal, który wyróżnia się niewielką wagą i wysoką wytrzymałością. Jest trzykrotnie mniej gęsty niż stal, a przy tym o dużej odporności na korozję. Jest stosunkowo niedrogie i może być poddawane recyklingowi. Z tych powodów znajduje on bardzo szerokie zastosowanie w przemyśle, w hutnictwie, do produkcji artykułów AGD, części samochodowych, a nawet części samolotowych i puszek do napojów. Prawidłowe spawanie aluminium nie jest jednak proste, a kiedy nasze wykonanie będzie nieprawidłowe poskutkuje pęknięciami, porami i wadami spoiny.

Jak spawać aluminium? Aluminium jest niezwykle przydatnym metalem do produkcji różnych produktów. Od produkcji samolotów i samochodów po dekoracje wnętrz, materiał ten jest jednym z najpopularniejszych na świecie w spawalnictwie. Spawanie to proces, w którym ciepło i energia elektryczna łączą ze sobą dwa lub kilka kawałków metalu. Różne rodzaje spawania koncentrują się na różnych rodzajach metali, ponieważ każdy metal ma unikalną temperaturę topnienia. Aluminium jest bardzo popularnym materiałem, więc z biegiem lat pojawiły się różne techniki spawania aluminium.

Na czym polega spawanie aluminium?

Spawanie aluminium od spawania innych metali nie różni się znacząco. Jest to, to samo łączenie elementów poprzez nagrzewanie przy użyciu spoiwa lub bez. Pomijając fakt, że każdy metal daje inne odczucia jest jednak jedna znacząca różnica w tym wszystkim. Aluminium spawamy przy pomocy prądu przemiennego (AC), zaś pozostałe metale w większości przy użyciu prądu stałego (DC).

Dowiedz się także na czym polega spawanie plastiku oraz tworzyw sztucznych, o których pisaliśmy przy okazji innego artykułu.

Temperatura topnienia aluminium

Aluminium cechuje się stosunkowo niską temperaturą topnienia – 660,3 °C, co sprawia, że mimo iż jest to dosyć plastyczny metal, to jego spawanie nie należy do najłatwiejszych. Dodatkowo, podczas łączenia kawałków aluminium na powierzchni metalu dochodzi do wytwarzania się cienkiej warstwy tlenków. Warto pamiętać o tym, że do zastosowań przemysłowych często wykorzystuje się nie czysty pierwiastek, lecz stopy odlewnicze i do obróbki plastycznej – stopy aluminium z domieszkami innych metali. W efekcie można uzyskać nawet kilkukrotnie większą wytrzymałość przy niewiele większych kosztach. Zanim jednak przystąpimy do spawania, zawsze powinniśmy upewnić się, z jakim stopem mamy do czynienia. W wielu przypadkach domieszki mają bardzo istotny wpływ na wybór odpowiednich parametrów pracy.

Metody spawania aluminium

Obecnie wykorzystywane są przede wszystkim dwie metody spawania aluminium: migomatem i TIG. W obudwu przypadkach niezbędne jest wykorzystanie neutralnego gazu jako osłony – może być to na przykład argon. Wybór odpowiedniej metody powinien być przede wszystkim uzależniony od doświadczenia operatora spawarki i grubości metalu, który chce spawać.

Spawanie aluminium migomatem

Metoda MIG (Metal Inert Gas) wykorzystywana jest przede wszystkim w przypadku metalu o grubości większej niż 1 mm. Polega ona na wykorzystaniu spoiwa, które jest podawane w postaci drutu przez specjalny uchwyt elektrodowy. Nowoczesne spawanie przy pomocy migomatu umożliwia także zespolenie fragmentów aluminium cieńszych niż 1 mm – w tym celu konieczne jest wykorzystanie prądu pulsującego.

Spawanie aluminium TIG

TIG – Tungsten Metal Gas – to metoda, która może być bez większych przeszkód wykorzystywana przy spawaniu nawet bardzo cienkiego aluminium, poniżej jednego milimetra grubości. Maksymalna grubość kawałków aluminium, które mogą zostać zespawane przy pomocy metody TIG to około 10 mm. W tym celu wykorzystuje się nietopliwą elektrodę z wolframu przy osłonie obojętnego gazu. Elektrody z wolframu charakteryzują się bardzo wysoką temperaturą topnienia, a dzięki ich odpowiedniemu kształtowi, jarzenie się łuku przebiega w sposób stabilny. W przypadku spawania aluminium metodą TIG bardzo dobre efekty daje wykorzystanie prądu zmiennego (AC). Pozwala ono jednocześnie na utrzymanie jeziorka spawalniczego w czystości, dzięki czemu bez większych problemów będziemy mogli usuwać tlenki metalu powstające na powierzchni aluminium.

Spawarka do aluminium – jaką wybrać?

Podstawą spawania aluminium będzie odpowiedni wybór spawarki. Wiele osób, zwłaszcza niedoświadczonych w kwestii spawania aluminium, ma problem, jaki model wybrać: spawarkę TIG czy migomat.  Obydwa rodzaje spawarek mają zarówno swoje wady, jak i zalety, dlatego też znajdują swoich zwolenników. Różnice pomiędzy modelami są jednak widoczne nie tylko w kwestii przydatności – wpływają również na łatwość obsługi, kosztów użytkowania czy kwestii związanych z serwisowaniem.

Więcej na temat spawarki do aluminium znajdziesz w tym artykule.

Najczęściej osobom niedoświadczonym poleca się spawarkę TIG – wiąże się to z faktem, że są one o wiele łatwiejsze w obsłudze. Zwykle doskonale sprawdzają się przy spawaniu cieńszych fragmentów aluminium. Inaczej sprawa wygląda przy wykorzystaniu migomatów, które wymagają o wiele większych umiejętności od operatora. Z drugiej jednak strony, doświadczeni spawacze bardzo cenią sobie spawanie przy pomocy migomatów – pozwalają one na łączenie grubszych kawałków metalu i uzyskanie przy tym bardzo czystych spoin, pozbawionych tlenków. 

Spawarki, które polecamy:

• Magnum Snake 200PS do 650 zł –
• Magnum Viper 205A do 700 zł –
• Sherman ARC 200 C do 950 zł –
• Dedra Desti 203P do 1200 zł –

Oczywiście, przy zakupie spawarki warto wybierać modele znanych, renomowanych producentów, które znane są z niezawodności. Zawsze powinniśmy zwrócić uwagę na ergonomię. Spawarka do aluminium musi być wygodna i poręczna w czasie pracy, w przeciwnym wypadku będziemy bardzo się męczyć. Duże znaczenie ma również pobór prądu, który będzie przekładał się na moc i koszty eksploatacji. Potężne modele (powyżej 200A) przeznaczamy do zastosowań przemysłowych i ich zakup do celów amatorskich będzie nieco na wyrost.

Drut do spawania aluminium

Duże znaczenie podczas spawania będzie miało wykorzystanie odpowiedniego druta spawalniczego. Ich wybór na rynku jest dość duży. Różnią się miedzy sobą parametrami: grubością, grubością szpuli czy gatunkiem. Najczęściej druty do aluminium nawija się na szpulę o średnicy 200 mm i wadze 5 kg. Bardzo ważna jest grubość drutu: średnica drutu powinna być tym większa, im grubszy jest materiał, który będziemy spawać. Cienki drut powoduje, że gęstość i głębokość spoiny jest niewielka. Producenci udostępniają zwykle tabele z odpowiednimi parametrami. Na początek jednak dość bezpiecznym wyborem  będzie drut o średnicy 0,8 – 1 mm. Tego rodzaju drut pozwala na skuteczne spawanie typowych elementów aluminiowych. Tego rodzaju druty doskonale sprawdzą się do zastosowań amatorskich, jak również w niewielkich zakładach ślusarskich i warsztatach samochodowych. Przy zakupie drutu aluminiowego zawsze warto zwrócić uwagę na to, by precyzyjnie nawijał się on na szpulę. W przeciwnym razie proces spawania będzie nieco utrudniony.

Ile kosztuje spawanie aluminium?

Wiele osób interesują koszty spawania aluminium. Usługa spawania różnie wyceniana jest w zależności od miasta, zakładu i grubości materiału. Najczęściej jednak koszt spawania 1 centymetra aluminium o średniej grubości to około 2-3 zł. Nieco taniej zapłacimy, gdy elementy do zespawania będą bardzo cienkie. Koszt zakupu spawarki do zastosowań amatorskich zaczyna się od kwoty kilkuset zł. Za wysokiej jakości profesjonalne urządzenie zapłacimy co najmniej dwa tysiące złotych. Koszty zakupu można oczywiście nieco obniżyć, wybierając urządzenie używane. Do tego potrzebne będą odpowiednie akcesoria, takie jak: druty, elektrody, tulejki zaciskowe, soczewki gazowe i izolatory, a także gaz do spawania – ok. 300-400 zł. Kiedy już masz pospawane wszystkie elementy pewnie chciałbyś żeby dobrze wyglądały. Tak się składa, że na naszym blogu pisaliśmy jak wypolerować aluminium.

Jaki gaz do spawania aluminium?

Ogromny wpływ na proces spawania i jakość powstałej spoiny ma gaz wykorzystywany w celu osłony. Obecnie najczęściej wykorzystywanym i najbardziej uniwersalnym gazem przy metodzie TIG oraz MIG jest argon (Ar). Wiąże się to z jego właściwościami: pozwala on na znaczne obciążenie prądowe, przy narażeniu na działanie tlenu lub azotu. Niewątpliwą zaletą argonu jest wysoka zdolność jonizacji w łuku. Innym gazem stosowanym przy spawaniu jest hel (He). Gaz stosuje się samodzielnie lub w połączeniu z azotem. Pozwala on uzyskać wysokiej jakości spoinę, jednak może utrudniać jarzenie się łuku.

Jak spawać aluminium krok po kroku?

Akcesoria spawalnicze, które mogą Ci się przydać:

Parametry spawania aluminium – tabele

Największą trudnością jest warstwa tlenku glinu na powierzchni: topi się dopiero przy około 2050°C, czyli ponad trzykrotnie wyżej niż samo aluminium (660°C). Trzeba ją usunąć mechanicznie przed spawaniem i rozbijać w trakcie – do tego służy prąd przemienny w metodzie TIG.

Reguła kciuka mówi o około 30-40 A na każdy milimetr grubości, ale aluminium bardzo szybko odprowadza ciepło, więc przy większych przekrojach potrzeba więcej mocy albo podgrzania wstępnego do 100-150°C. Nie należy przekraczać 200°C, bo stopy tracą wtedy wytrzymałość.

Jaki drut i spoiwo do aluminium

Zasada praktyczna: do profili i odlewów najczęściej sprawdza się AlSi5, do konstrukcji spawanych i elementów pracujących w wodzie morskiej – AlMg5. Nie wolno mieszać spoiw krzemowych i magnezowych w jednym złączu, bo powstają kruche fazy międzymetaliczne.

Przygotowanie materiału krok po kroku

1. Odtłuszczenie – acetonem lub alkoholem izopropylowym; tłuszcz i wilgoć to główne źródło porowatości spoiny.
2. Usunięcie tlenków – szczotką ze stali nierdzewnej, używaną wyłącznie do aluminium. Szczotka po stali czarnej wprowadzi zanieczyszczenia żelazem.
3. Spawanie w krótkim czasie – warstwa tlenku odbudowuje się w ciągu minut, więc oczyszczony materiał spawa się od razu.
4. Kontrola temperatury – przy grubszych elementach podgrzanie do 100-150°C, nigdy powyżej 200°C.
5. Ochrona przed przeciągami – gaz osłonowy łatwo zdmuchnąć, a utrata osłony to natychmiastowa porowatość.

Najczęstsze błędy przy spawaniu aluminium

Przeczytaj również

• Spawanie stali nierdzewnej – instruktaż od A do Z.
• Spawanie MMA – spawanie elektrodą otuloną – poznaj tę metodę
• Spawarka do plastiku – jaka będzie najlepsza i jaką kupić?

Więcej na ten temat w dziale Spawanie i spawalnictwo.